当智能网联汽车从概念驶入现实，我们需要培养更多未来的交通工程师与技术人才。北京渡众机器人科技有限公司的智能网联车路协同教学沙盘，正是为高职与高等院校量身打造的沉浸式、高互动、全场景教学解决方案。它将复杂的车路协同（V2X）技术、自动驾驶逻辑与城市交通管理，微缩于方寸之间，让抽象理论触手可及。
沙盘核心亮点：
- 真实场景，微观复现
高度模拟真实城市道路网络：包含智能信号灯、模拟收费站、停车场、匝道等多元路侧单元（RSU）。
- 搭载多传感器（摄像头、超声波雷达、激光雷达）的智能网联小车，实现车道保持、自动避障、协同编队、智慧"绿波"等核心功能。
路侧设备与车辆实时通信（V2V, V2I），动态演示车路协同如何优化通行效率与安全保障。
- 一体教学，软硬融合
硬件层：精致沙盘物理模型 + 高精度智能车辆 + 模块化路侧设备。
软件层：配套可视化仿真平台，实时显示车辆轨迹、通信数据、决策逻辑，并可进行交通流模拟与策略调整。
课程层：提供从原理认知、算法仿真、到实车调试与二次开发的完整项目式教学资源包，适配不同教学深度。
- 赋能科研与创新
开放标准的API接口与开发环境，支持师生进行自动驾驶算法、交通调度策略、通信协议等方向的创新实验与课题研究。
为智能交通、物联网、人工智能、汽车电子等相关专业，提供绝佳的跨学科综合实践平台。
北京渡众车路协同沙盘中自动驾驶小车的核心技术实现路径
北京渡众机器人公司的沙盘系统生动体现了"小车大智慧，沙盘大生态"的理念，其核心在于通过**"感知-决策-控制"** 的完整技术闭环，在微缩物理世界中精准复现了真实智能网联汽车的技术逻辑。
以下是自动驾驶小车核心功能的实现方式详解：
一、 核心技术分层架构
沙盘中的自动驾驶系统通常分为三层，共同协作：
- 感知层（"眼观六路，耳听八方"）
- 多传感器融合：小车搭载微型化的摄像头、激光雷达（LiDAR，常用2D或小型化3D）、超声波雷达、惯性测量单元（IMU）等。
- 功能实现 ：
- 摄像头：进行车道线识别、交通标志（如限速、停车）识别、红绿灯状态检测。
- 激光雷达/超声波雷达 ：实时扫描周围环境，生成点云或距离数据，用于障碍物检测、避障以及构建高精度局部地图。
- IMU：提供车辆的加速度、角速度，辅助定位和姿态估算。
- V2X 通信模块（车路协同核心） ：接收来自路侧单元（RSU，即沙盘中的智能红绿灯、电子路牌等）发出的信号，获取超视距信息，如前方路口拥堵状态、红绿灯倒计时、盲区预警等。
- 决策与规划层（"大脑思考与路径规划"）
- 车载嵌入式计算单元：小车内置高性能嵌入式处理器（如Jetson Nano/TX2系列、树莓派、香橙派等），运行轻量化的自动驾驶算法栈。
- 功能实现 ：
- 环境建模：融合所有传感器数据，构建小车周围可行驶区域的动态模型。
- 行为决策：根据任务（如循迹、跟车、停车）和V2X信息，决定当前行为（"加速"、"减速"、"换道"、"停车等待"）。
- 路径规划 ：在已知地图（沙盘高清数字地图）和实时环境模型的基础上，规划出从A点到B点安全、平滑、高效的行驶轨迹。
- 编队协调算法 ：在协同编队演示中，通过V2V通信，领航车与跟随车实时交换位置、速度信息，采用一致性算法，实现车队稳定跟驰。
- 控制执行层（"手脚执行"）
- 底盘控制系统：小车的底盘通常采用高精度伺服电机或步进电机驱动，配备编码器进行速度与位置反馈。
- 功能实现 ：
- 接收决策层发出的 " 速度"和"转向角" 指令。
- 通过PID控制、模型预测控制（MPC） 等算法，精确控制电机的转速和转向舵机的角度，使小车严格按规划轨迹行驶，实现车道保持、精准停靠等功能。
二、 核心功能场景实现流程举例
结合渡众机器人的产品特点，以下为几个典型功能的实现流程：
- 自动紧急制动（AEB）与障碍物避让
- 流程：激光雷达/摄像头持续探测前方障碍物 → 计算相对距离与速度 → 判断碰撞风险超过阈值 → 决策层立即发出"紧急制动"指令 → 控制层切断电机动力并触发制动机制→ 同时，通过V2V/V2I可将预警信息广播给周围其他沙盘小车。
- 基于V2I的信号灯协同通行
- 流程 ：小车接近路口 → 路侧智能信号灯（RSU） 通过无线通信（如Wi-Fi/4G/5G C-V2X仿真）广播当前灯色及剩余时间 → 小车V2X模块接收信息 → 决策层计算：以当前速度能否在绿灯期间通过？ → 若不能，则规划平稳减速至停车线前 的轨迹，避免急刹；若能，则输出匀速或加速通过的指令。这完美演示了"绿灯通行速度建议"的真实场景。
- 多车协同编队行驶
- 流程 ：选定一辆车为领航车，其余为跟随车。领航车按既定路线行驶，并通过V2V周期性广播自身位置、速度和航向角 。跟随车接收信息后，结合自身传感器数据，运行编队控制算法 （如基于间距-速度的反馈控制），调整自身速度与转向，始终保持与前后车的安全相对距离和队形，实现宛如一体的高效编队行驶。
- 自动泊车（AVP）
- 流程 ：小车驶近模拟停车场 → V2I接收停车场地图和空位信息 → 小车通过近距离传感器（超声波）精确定位车位 → 决策层规划出一条复杂的、包含多次前进后退的 " 泊车轨迹" → 控制层以极低速度、高精度控制方向盘转角与车速，最终精准停入车位。
三、 教学与科研价值体现
对于高校而言，渡众机器人公司的沙盘不仅是演示工具，更是开放的研究平台：
- 算法透明：用户可接入上层算法（如基于ROS的感知、规划模块），验证自己的控制策略。
- 场景可编辑：可自由调整交通场景，设置不同难度的障碍物、信号灯时序，进行压力测试。
- 协议可扩展：支持对V2X通信报文（如BSM, SPaT）的解析与自定义，深入理解车路协同标准。
北京渡众机器人科技有限公司的车路协同沙盘，通过硬件的高度集成、算法的精心调校与场景的深度还原 ，在桌面上构建了一个"麻雀虽小，五脏俱全"的智能网联交通系统。它不仅直观展示了自动驾驶的各个环节，更提供了一个安全、可控、可复现的实践环境，是培养未来智能交通领域工程师和科学家的理想"练 兵场"。
北京渡众机器人科技有限公司 推出的智能网联车路协同沙盘，结合智能交通技术专业，设计了一套详细、系统、且具备高度实践性的课程体系。
本方案的核心思想是："以沙盘为锚点，以项目为驱动，分层递进，理实一体" ，将渡众沙盘从演示工具，升级为贯穿核心专业课的 " 教学与科研一体化平台"。
智能交通技术专业（智能网联方向）课程设计****方案
专业定位： 培养掌握智能网联汽车与智慧道路系统的基本原理，具备车路协同系统设备装调、数据运维、场景测试及初步系统集成能力的复合型技术技能人才。
平台核心： 北京渡众机器人科技有限公司 智能网联车路协同沙盘系统（含自动驾驶小车、路侧单元、交通控制中心仿真软件等）。
课程体系设计（分三阶段）
第一阶段：专业认知与基础技能（第1-2学期）
目标： 建立智能交通和智能网联概念，掌握编程、电子、通信等基础技能，能对沙盘进行基础操作和维护。
- 课程名称：《智能交通系统导论》
- 内容： 智能交通概述、智能网联汽车分级（L0-L5）、车路协同（V2X）概念、中国智能网联发展现状与规划。
- 沙盘实践： " 初识沙盘" 。分组观摩沙盘整体运行，了解小车、路侧设备、控制软件的角色，完成一个最简单的 " 手动遥控-自动循迹" 模式切换体验。
- 课程名称：《嵌入式系统基础（C/Python）》
- 内容： C/Python语言基础、数据结构、面向对象编程。
- 沙盘实践： " 与小车对话"。编写简单程序，通过API接口读取小车的实时速度、位置、传感器状态，并能在控制台进行可视化显示。
- 课程名称：《车载网络与通信技术》
- 内容： CAN总线、以太网、4G/5G、DSRC/C-V2X通信原理。
- 沙盘实践： " 抓取V2X报文"。使用网络调试工具，捕获沙盘中RSU（路侧单元）与OBU（车载单元）之间广播的模拟V2X消息（如SPaT信号灯消息、BSM车辆状态消息），并进行解析。
第二阶段：核心技术模块化实训（第3-4学期）
目标： 围绕沙盘，拆解并深度学习自动驾驶与车路协同的各个技术模块，完成模块级项目。
- 课程名称：《智能车辆环境感知技术》
- 内容： 机器视觉（OpenCV）、激光雷达点云处理、多传感器融合原理。
- 沙盘实践项目： " 小车之眼" 。
- 任务1（视觉）： 编写图像处理算法，识别沙盘中的车道线、交通标志（停车牌、限速牌）。
- 任务2（激光）： 处理小车激光雷达数据，实现前方障碍物的实时检测与距离估算。
- 任务3（融合）： 将摄像头与激光雷达的识别结果进行空间对齐与融合，输出更可靠的环境信息。
- 课程名称：《智能车辆决策与控制》
- 内容： 路径规划算法（A*， RRT）、行为决策（有限状态机）、车辆动力学模型、控制算法（PID， MPC）。
- 沙盘实践项目： " 小车之脑与手脚" 。
- 任务1（规划）： 为小车在沙盘地图上规划一条从A点到B点的全局路径。
- 任务2（决策）： 设计一个决策状态机，处理"路口遇红灯停车"、"前有障碍物绕行"等场景。
- 任务3（控制）： 调试小车的PID控制器参数，使其能更精准、平稳地跟踪规划好的轨迹。
- 课程名称：《路侧系统集成与应用》
- 内容： RSU设备原理、边缘计算、交通信号控制策略、路侧感知融合。
- 沙盘实践项目： " 智慧路口" 。
- 任务1（信号优化）： 编写算法，根据沙盘路口各方向车流量（由小车模拟），动态调整信号灯配时。
- 任务2（边缘预警）： 模拟RSU的"盲区预警"功能。当主路车辆被遮挡时，RSU通过融合多个视角信息，向盲区内车辆发送预警消息。
- 课程名称：《智能网联系统测试与运维》
- 内容： 测试用例设计、场景构建、数据采集与分析、系统故障诊断。
- 沙盘实践项目： " 我是测试工程师" 。
- 任务1（场景测试）： 设计"前车急刹"、"行人突然闯入"等测试场景，在沙盘上部署并执行，记录小车的反应数据。
- 任务2（数据分析）： 分析测试中采集的V2X通信延迟、制动响应时间等关键性能指标，并撰写测试报告。
第三阶段：综合集成与创新应用（第5-6学期）
目标： 跨课程融合，以小组形式完成综合性毕业项目，解决复杂工程问题，培养创新能力。
- 《智能网联综合项目实训》（核心课程）
- 形式： 为期一学期的小组项目（3-4人一组），完全基于渡众沙盘平台。
- 可选项目方向示例：
- 方向A：协同自适应巡航（CACC）编队。 实现3-4辆小车的稳定紧密编队行驶，并通过V2V通信应对领头车变速、有车辆切入等扰动。
- 方向B：车路协同优化单路口通行效率。 综合运用V2I通信和自适应信号控制，使所有小车在通过路口时的总等待时间最短。
- 方向C：基于V2X的特定场景安全应用。 开发"交叉路口防碰撞"、"紧急车辆优先通行"、"弱势交通参与者碰撞预警"等应用。
- 方向D：数字孪生交通监控与调度。 将沙盘物理世界与虚拟仿真平台（如SUMO）连接，实现"物理沙盘-数字孪生"的联动仿真与协同控制。
- 产出： 完整项目文档、可演示的系统、毕业设计论文/报告。
- 《顶岗实习》
- 内容： 推荐学生至与渡众机器人相关的生态企业（如自动驾驶解决方案公司、智慧交通集成商、测试机构）实习，将校内所学与实际产业需求结合。
配套资源建设建议
- 教材与实验指导书开发： 与渡众合作，编写以沙盘为案例的 《智能网联车路协同技术实训教程》 ，包含硬件介绍、软件API手册、20个以上循序渐进的实验案例。
- 师资培训： 为院校教师提供针对沙平台的专业师资培训，涵盖平台操作、核心实验授课、项目指导等。
- 竞赛与认证： 基于沙盘平台，设计校内或区域性 " 智能网联车路协同应用挑战赛" 。并可联合推出 " 智能网联系统应用工程师" 微认证，提升学生就业竞争力。
|-------|
| 四 |
持续更新与支持： 渡众可定期提供新的算法案例、传感器模块（如增加一个路侧摄像头）和软件功能，保持课程内容与技术发展同步。
为何选择我们的沙盘？
- 化繁为简：将宏大的智慧交通系统浓缩于桌案之上，直观展现技术内核，降低教学门槛。
- 安全实践：在无风险的沙盘环境中，安全进行自动驾驶与网联通信的各类测试与故障模拟。
- 激发兴趣：以高度互动与可视化的方式，极大激发学生的学习热情与探索欲。
- 衔接产业：技术架构与行业主流发展趋势同步，帮助学生构建符合未来岗位需求的知识与技能体系。
适用专业与场景：
智能交通技术、汽车智能技术、物联网应用技术、人工智能技术应用、电子信息工程、计算机科学与技术等专业的课程教学、课程设计、毕业设计、学科竞赛及科研项目。
通过类似智能交通技术专业（智能网联方向）课程设计，北京渡众机器人科技有限公司的车路协同沙盘 将不再是孤立的教学设备，而是成为串联起整个智能交通技术专业核心课程的 " 脊柱"。学生从认知到模块实践，再到综合创新，能力呈螺旋式上升。这种深度融合的模式，能显著提升教学质量，打造院校的专业特色，并为智能网联产业输送真正"上手快、能力强"的高素质技术技能人才。
携手我们，共同打造面向未来的智慧交通教学实验室，培育引领下一代交通变革的卓越工程师。